9. Економічна оцінка технічного рівня.

120

Розділ 4. Основні процеси, машини та апарати будь-якої технології

4.1. Класифікація процесів та апаратів в технології

Незважаючи на різноманітність технологічних процесів у будь-якій галузі промисловості їх можна звести до декількох ти­пових або основних (одиничних) процесів, що властиві більшості галузям технології. Класифікацію цих процесів можна встанови­ти за різними ознаками. Зараз основну класифікацію проводять в залежності від основних закономірностей, що характеризують перебігання процесів, в такі групи.

Механічні процеси, що пов'язані з обробкою твердих речовин.

Гідродинамічні процеси, що характерні для рідких, газо­подібних середовищ.

Теплові процеси, що пов'язані з перенесенням теплоти з одно­го середовища до іншого.

Дифузійні — визначають процеси перенесення речовин з однієї фази в іншу.

Хімічні — пов'язані зі зміною хімічного складу речовин.

Біохімічні — пов'язані з перетворенням речовин під дією мікроорганізмів та інших біологічних факторів.

Всі перелічені процеси засновані на трьох началах (законах) або на трьох основних фундаментальних положеннях термоди­наміки, які визначають основні принципи перетворення або пе­ренесення теплоти (енергії).

Перше начало: Теплота Q витрачається на зміну внутрішньої енергії U і на здійснення роботи А (зміна кінетичної енергії якщо система рухається)

Q=

Друге начало: Неможливо створити вічний двигун 2-го роду. У будь-якій замкнутій системі ентропія S при будь-яких процесах не зменшується dS<0. Неможливо перенесення теплоти від менш нагрітого тіла до більш нагрітого

Третє начало (Нернста): Ентропія твердого або іншого тіла в етапі рівноваги прямує до нуля S 0.

Функцію стану тіла S = dQ/T Клаузіус назвав ентропією, яку можна розглядати в деякому сенсі як термічний заряд. Розмір-

121

ність питомої ентропії кДж/(кг-К), тобто таке як і в теплоємності, але має зовсім інший зміст.

4.2. Механічні процеси

До механічних процесів відносять подрібнення, різання, дозу­вання, перемішування, формоутворення (брикетування, грану­лювання, тощо) та інші. Процеси подрібнення використовують в тих випадках, коли необхідно зменшити розміри частинок сипко­го матеріалу без надання їм певної форми.

Сепарування (розділення, класифікацію) застосовують для розділення сипких матеріалів на фракції, які відрізняються розмірами, формою, швидкістю осадження в рідкому чи газово­му середовищі і т.д. Для сепарування використовують машини та апарати в залежності від ознаки чи властивості, за якою розділя­ють сипкий матеріал.

При дозуванні та змішуванні різноманітних рідких, пасто­подібних та сипких компонентів утворюються суміші з певними якісними показниками для переробки їх в готовий продукт. При­кладами можуть бути змішування борошна, води, солі, дріжджів та інших компонентів для приготування хлібобулочних виробів на хлібозаводах будь-яких компонентів, для складання шихти для виплавлення чавуну, змішування компонентів для вироб­ництва інших виробів.

Мета змішування — це також отримання партії продукту за якимось заданим якісним показником сировини або готового продукту. Прикладами можуть бути складання партії продукту однакової водорості, формування продукту з однаковими показ­никами якості. Складання партії сировини або формування сор­ту продукту проводять на основі математичних моделей змішу­вання. Точність складу забезпечується за допомогою техно­логічної операції дозування. Однорідність характеристик партії або сорту продукту досягають ретельним перемішуванням в спеціальних змішувачах. Інколи достатня однорідність продукту забезпечується транспортною або технологічною операцією (пе­реміщенням сипкої суміші шнеками, заміс тіста).

Процеси перемішування використовуються в промисловості для утворення однорідних продуктів з певними властивостями, а також для інтенсифікації технологічних процесів. Властивості продуктів визначаються умовами проведення наступних опе­рацій чи якістю сировини проміжного або готового продукту.

122

Перемішування здійснюють різними способами в різно­манітних апаратах з мішалками, а також в газових та рідинних потоках. Ефективність перемішування оцінюють ступенем отри­маної однорідності в об'ємі апарату, за певний часперемішуван-ня, що необхідний для отримання заданої однорідності.

Якщо перемішування застосовують для інтенсифікації техно­логічних процесів, його ефективність визначають ступенем інтен­сифікації процесу, наприклад, збільшенням коефіцієнтів тепло­та масопередачі, розчинення, тощо. Процес перемішування та його якість оцінюють моделями, заснованими на різноманітних уявленнях по природі розглядаємого процесу.

Процеси формоутворення. Процеси формоутворення (пресу­вання, гранулювання, таблетування) призначені для перетворен­ня сипких або рідких речовин у тверді із визначеною формою (гранули, пігульки, тощо).

Під формоутворенням розуміється з'єднання сипких про­дуктів у більш крупні утворення (гранули, брикети, пігульки (таблетки)). При формоутворенні сипкий продукт ущільнюється, збільшується його об'ємна маса, що спрощує його зберігання, транспортування та споживання, або інше використання. При ущільненні сипких продуктів вони настільки зближуються між собою, що сили міжмолекулярного притягування стають помітними і призводять до зміцнення гранул чи брикетів.

Показником щільності гранул є коефіцієнт щільності

де — первісний об'єм сипкого продукту;

— об'єм гранул.

Процеси формоутворення використовують при брикетуванні вугілля, торфу, комбікормів, лікарських препаратів, тощо.Нада­ють також певної форми металам, пластмасам, тістовим виро­бам, куванням, пресуванням, вичавлюванням, штампуванням, волочінням, вальцюванням та іншими технологічними засобами.